以单片机和可编程逻辑器件为控制核心，设计了一个程控滤波器，实现了小信号程控放大、程控调整滤波器截止频率和幅频特性测试的功能。其中放大模块由可变增益放大器AD603实现，最大增益60dB，10dB 步进可调，增益误差小于1%。本系统程控调整有源滤波的-3dB 截止频率，使其在1~30kHz 范围内可调，误差小于1.5%。
在现代电子工程中，信号的处理占据了至关重要的地位。其中，程控滤波器在信号的净化、噪声的消除以及频率特性的提取上扮演了核心角色。本文将深入探讨一款基于单片机和现场可编程门阵列（FPGA）设计的程控滤波器系统，其集成了小信号程控放大、滤波器截止频率调整以及幅频特性测试功能，为信号处理提供了高效、灵活的解决方案。
系统的设计从对信号放大的需求出发，选用了具有高增益调节精度和范围的可变增益放大器AD603作为放大模块的关键组件。AD603的增益可从0dB调节至最大60dB，每10dB为一个步进单位，增益误差小于1%。这一高精度的增益控制，确保了小信号在放大过程中的稳定性和精确度，为后续的滤波处理打下了坚实的基础。
在滤波器的核心部分，系统采用了不同的模块来实现不同类型的滤波功能。低通滤波器选用了MAX297，它是一款灵活的滤波器，可被配置为8阶低通椭圆滤波器，具有高达-80dB的阻带衰减，确保了滤波效果的干净彻底。高通滤波器则采用了LTC1068，其具备从1Hz到50kHz的宽截止频率范围，且在截止频率的200倍范围内无混叠现象，表现出了出色的性能。LTC1068的四通道设计为系统提供了灵活性，能够根据需要轻松地调整为低通、高通、带通或带阻等不同类型的滤波器，以适应不同的应用场景。在使用中，特别注意A端口与B端口的Q值匹配，以避免在截止频率附近出现的幅值上翘现象，影响滤波效果。
系统的控制核心由单片机和FPGA双核驱动。单片机以其强大的控制能力和丰富的外设接口，处理了系统的逻辑控制和人机交互；而FPGA则以其高速并行处理能力和可编程逻辑的优势，承担了复杂逻辑功能的实现任务，包括滤波器模式的选择、截止频率的精确控制以及与外围设备的高速数据交换。FPGA通过其内部逻辑的灵活编程，可实现从1kHz到30kHz范围内的-3dB截止频率精确调整，误差控制在1.5%以内，为滤波器的适应性和灵活性提供了有力的技术支撑。
除了精确的增益控制和灵活的滤波器调节外，系统还具备了幅频特性测试功能。该功能通过使用有效值采样芯片AD637和12位并行A/D转换器MAX120，测量扫频信号的幅度，实现了对滤波效果的直观评估。这一功能对于在设计和调试阶段针对特定应用场景优化滤波器参数至关重要。
本文介绍的程控滤波器系统，通过集成先进的信号放大、精确的滤波器截止频率调节以及幅频特性测试功能，在信号处理领域展现了现代电子技术的强大能力。系统以其高精度增益控制、多模式滤波选择和强大的测试能力，为科研、工业自动化和通信系统提供了高效可靠的信号处理解决方案，具有极高的实用价值和广阔的应用前景。随着电子技术的不断发展，类似的设计将不断涌现，为各类信号处理任务提供更精确、更智能的工具。
